Transfert de chaleur
Le transfert de chaleur d'une partie d'une substance à une autre partie, ou d'un corps à un autre corps, s'effectue sous forme d'énergie cinétique d'agitation moléculaire désordonnée.
Ce transfert est le fait d'une différence de température entre les deux corps. La chaleur se propage spontanément du corps ayant la température la plus élevée vers celui ayant la température la plus basse, élevant ainsi la température de ce dernier, tout en abaissant la température du premier, dans la mesure où le volume des deux corps reste constant. Ceci constitue le second principe de la thermodynamique.
La conduction : On sait que la température est une fonction croissante de l’agitation moléculaire dans un corps, qu’il soit solide, liquide ou gazeux. Considérons pour l’instant un corps solide au sein duquel la température varie. L’agitation moléculaire élevée de la zone chaude communiquera de l'énergie cinétique aux zones plus froides par un phénomène appelé conduction de la chaleur. La conduction est un phénomène de diffusion qui permet donc à la chaleur de se propager à l’intérieur d’un corps solide. Il en est de même pour un liquide ou un gaz mais on verra par la suite que pour eux, la convection est un autre mode de transfert de chaleur possible. Notons enfin que la conduction de la chaleur n’est pas possible dans le vide puisqu’il n’y a pas de support moléculaire pour cela.
Le rayonnement : La chaleur du soleil frappe pourtant notre planète alors qu’il n’y a aucun support solide, liquide ou gazeux au delà de l’atmosphère terrestre. Ceci signifie donc que l'énergie thermique peut tout de même traverser le vide. Ce mode de transfert s’appelle le rayonnement. Il correspond à un flux d’ondes électromagnétiques émises par tout corps, quelle que soit sa température. Comme on l’imagine, le rayonnement électromagnétique est d’autant plus élevé que sa température est grande. Comme pour la conduction, ce sont les interactions entre atomes et molécules qui sont à l’origine de ce rayonnement. Elles peuvent le générer, ce qui diminue leur énergie, ou encore l’absorber, ce qui l’augmente. De par sa nature, le rayonnement n’intervient que dans les milieux transparents (gaz, verre, vide) ou semi-opaque (gaz + fumées de CO2, gaz + vapeur d’eau).
La convection : Un débit ou une circulation de liquide ou de gaz peut transporter avec lui une certaine quantité d’énergie thermique. Ce transport de chaleur porte le nom de CONVECTION thermique. Ce transport de l’énergie par un écoulement est analogue au transport d’autres quantités scalaires (non vectorielles): transport d’une concentration de sel par de l’eau, transport de l’humidité par l’air, ... On retiendra donc que dans la convection, la chaleur se sert du fluide comme véhicule pour se déplacer.
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6.Examens Corrigés:
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